Start Nieuws ESL-dagen Inhoud Weblinks

Project 09

Bouw electrostatische hoofdtelefoon

Op deze pagina wordt de bouw van een electrostatische hoofdtelefoon beschreven. Over de achtergronden van electrostatische luidsprekers en het zelf bouwen daarvan is veel informatie op internet te vinden. Een goed startpunt is de Elektrostaten ESL-club. Een belangrijk Nederlandstalig boek is het Boek van Fikier. Dit boek is online beschikbaar op Boeken ESL

Het electrostatische principe is ook prima bruikbaar voor een hoofdtelefoon. Er worden in high-end audio zaken diverse modellen aangeboden die buitengewoon goed klinken maar ook erg duur zijn. Een goed alternatief kan het zelf bouwen van een electrostatische hoofdtelefoon zijn. De kosten hiervan zijn zeer beperkt en het resultaat kan verrassend goed zijn. Op deze website beschrijf ik de bouw van een electrostatische hoofdtelefoon.  

Enkele uitgangspunten voor het ontwerp waren:

  • Er zou gebruik gemaakt worden van het draadprincipe dat ook succesvol gebruikt wordt voor de zelfbouw van grotere ESL-modellen, voordelen van het draadprincipe zijn de goede isolatie tegen doorslaan en de grote akoestische transparantie.

  • De hoofdtelefoon zou open zijn (geluid is niet afgeschermd voor anderen)

  • Goed geluid stond voorop. Het ontwerp zou niet voor een designprijs hoeven gaan.

 Uiteindelijk is gekozen voor de volgende opzet:

  • De ESL frames zijn gemaakt van 8 mm dik MDF en meten 9 bij 12 cm intern en 13 bij 17 extern.

  • Er wordt gebruik gemaakt van gemetalliseerd mylar van 6 (4) mu dik.

  • De statoren worden gemaakt van soepel montagedraad van 1 mm dik dat over spijkertjes met een doorsnede van 1 mm wordt gespannen.

  • De afstandstukken zijn 2 mm dik. Als daar de dikte van de draad wordt afgehaald resteert een afstand van stator tot folie van 1 mm.

  • De electronische opzet bestond uit een hoogspanningsvoeding (zie het boek van Fikier) en twee oude audiotrafo’s uit een buizenversterker van 1:40

 Stuklijst en prijzen:

  • 8 mm dik MDF (+ 40x60 cm) (bouwmarkt)                                € 1,20

  • 25 meter montagedraad 1 mm (electronicazaak)                        € 3,75

  • kunststof strip 2mm dik 2cm breed (bouwmarkt)                        € 2,10

  • 1 strekkende meter gemetalliseerd mylar folie (zie ESL club) € 4,54

  • doosje spijkertjes 1mm dik, 15 mm lang (bouwmarkt)                 € 2,35

  • Bison 2 componenten polyurethaan lijm (bouwmarkt)                  € 8,95

Verder is nog nodig breed plakband voor het spannen van de folie, fijn schuurpapier voor het afwerken van de frames en het opruwen van de tussenstukken.en aluminiumfolie voor de aansluitstrips.
Qua elektrisch gereedschap is een bovenfrees erg handig voor het uitfrezen van de frames. Verder is een kleine boormachine nodig voor het maken van de gaatjes.
De noodzakelijke hoogspanningsunit (1 is voldoende) en audiotrafo’s (2 stuks) had ik al. Over deze onderdelen is veel informatie beschikbaar op de eerder genoemde ESL site en in het boek van Fikier. Natuurlijk kunnen componenten en trafo’s worden aangeschaft, maar met name de trafo’s maken het geheel dan toch nog prijzig. Er zijn echter goedkope alternatieven. Voor de hoogspanningsunit zijn er succesvolle experimenten gedaan met het gebruik van de electronische vliegenmepper. Deze is officieel niet meer in de handel (gevaarlijk), maar voor enkele Euro’s her en der nog verkrijgbaar en levert voldoende spanning voor een ESL hoofdtelefoon. Ik heb zelf een test uitgevoerd met een ELA overbrengingstrafo, maar die is niet geschikt omdat hij te weinig spanning levert. Dan wordt het zoeken naar tweedehands trafo’s.

Ik ben natuurlijk niet de eerste die op het idee is gekomen een ESL hoofdtelefoon zelf te bouwen. Ik ben echter nooit een website tegen gekomen van een DIY ESL hoofdtelefoon o.b.v. het draadprincipe. Hieronder twee links van DIY headphones met statoren van geperforeerd metaalplaat.

 Als je nog vragen of opmerkingen hebt over deze website kun je me mailen: s.veenma@hotpop.com

Aansluiten en testen

Als de ESL elementen klaar zijn kunnen ze worden aangesloten. Kijk voor de correcte aansluitingen in het boek van Fikier. Uiteraard wordt niet gebruik gemaakt van de hoofdtelefoon, maar van de normale luidsprekeruitgangen van de versterker. De electrische spanning op de folie kan voor een ESL element beperkt blijven omdat de afstand folie-stator maar één mm is. Echter, hoe hoger de spanning hoe hoger het rendement. Omdat met deze draadelementen de isolatie uitstekend is heb ik niet voor een hele lage spanning gekozen. Van de hoogspanningsunit heb ik met goede resultaten de derde aftakking gebruikt. De spanning hiervan is ongeveer 3/13*7500=1700V. Dit is overigens niet nagemeten. Ik heb kort een hogere spanning getest, maar had toen last van overslaan en een 50 Hz brom.

Ik gebruik zelf maar één hoogspanningsunit. Om de kanalen goed te scheiden en voor de stabiliteit van de hoogspanning gebruik ik naar beide membranen weerstanden van meer dan 200 Mega Ohm. Deze weerstanden zijn ook belangrijk als beveiliging voor de hoogspanning.

Als de statoren klaar zijn en zijn aangesloten op de hoogspanningsunit en trafo’s kan de eerste test plaatsvinden. Let hierbij goed op de veiligheid. Op de foto liggen onbeschermde onderdelen die onder hoogspanning staan. Blijf van onderdelen en elementen af als de stekker in het stopcontact zit (en zeker 20 minuten daarna). Deze setup is bedoeld om te testen of er geluid uit komt. Daarna moeten de elementen eerst goed worden geïsoleerd voordat er verder getest kan worden.

De voor en achterkant van de elementen worden bekleed met doek. Aan de binnenkant heb ik horregaas gebruikt. Dit is acoustisch optimaal transparant en kan goed worden opgespannen zodat het beschermt tegen het contact van de oren met de statoren. Aan de buitenkant heb ik geëxperimenteerd met verschillende soorten stof voor het dempen van de resonantiefrequentie van de elementen. De stoffen worden op hun plaats gehouden met elastiek. Zorg dat alle aanraakbare metalen delen (waaronder de folie!) goed met stof of met plakband bedekt zijn.  

Als alles goed op zijn plaats zit kan de apparatuur worden aangezet en kan de hoofdtelefoon voorzichtig worden opgezet. De eerste geluidsindruk is heel positief. De weergave is zeer transparant en gedetailleerd. De hoofdtelefoon geeft je het gevoel dat je live aanwezig bent. Vervorming is niet hoorbaar het geluid wordt schijnbaar moeiteloos weergegeven. Bij complexe passages in muziek blijft het geluidsbeeld evenwichtig. Interessant is een vergelijking met een normale hoofdtelefoon. Het geluid van een normale hoofdtelefoon (ik heb er drie geprobeerd) klinkt meteen kunstmatig, alsof het door een gordijn wordt weergegeven. Weer overstappen naar de ESL hoofdtelefoon klinkt alsof dit gordijn wordt weggenomen. 

Het hoog mist ieder spoor van scherpte zonder 'neuzelig' te worden. Vooral koper in een symfonie orkest is een openbaring. Het middengebied is realistisch. Stemmen zijn heel natuurlijk. Het laag is normaal het zwakste punt van ESL's. Met een ESL hoofdtelefoon heb je minder last van akoestische terugkoppeling dan bij een grote ESL en voer je in feite een dichtbij meting uit. Het 'hogere' laag is goed van kwaliteit en in harmonie met het midden. Contrabassen en cello's klinken prachtig en hebben een goede 'attack'. De diepste bassen liggen rond de resonantiefrequentie van de hoofdtelefoon. Met een effectieve demping van de achterkant is de resonantiepiek goed af te vlakken en klinken ook de diepste bassen aangenaam. Een dikkere stof (velours) op enige afstand van het membraan dempt aanzienlijk en zorgt voor een goede definitie. Een zeer dunne stof (fijngeweven linnen) direct op de stator gelijmd met wat pritt voldoet voor de basweergave nog beter. De definitie en transparantie van het geluid lijkt dan wel een fractie af te nemen. Naast klassiek klinkt ook popmuziek heerlijk. Zo worden nummers van Pink Floyd en Roger Waters met veel power en toch nooit vermoeiend weergegeven.

Ik heb de hoofdtelefoon getest met een oudere Denon CD speler (DCD 810) en een NAD monitor series 1000 en 2100 voor en eindversterker. Bij muziekweergave heeft de versterker zich altijd goed gehouden. Daarbij heb ik zeer luid gespeeld (tot het maximaal hoorbare). Zelfs bij de luidste muziek heb ik geen problemen gehad dat de folie tegen de stator aansloeg. Bij een test-CD met zeer lage frequenties (vanaf 5 Hz) is dit bij hoog vermogen één maal voorgekomen. In die situatie heb ik ook één keer gehad dat de versterker in de beveiliging schoot, zonder verdere gevolgen overigens. Maar dit zijn extremen, muziek leidt nooit tot problemen.  

Ik ben zelf heel positief over deze electrostatische hoofdtelefoon. Het meten van de respons zou interessant zijn. De komende tijd zal ik er verder mee experimenteren en hem fatsoenlijk afwerken.  

s.veenma@hotpop.com  

 

 


Start ] Omhoog ] esl-club@dds.nl

Webmaster:
   
Copyright © 2002 ESL-club           


Laatst bijgewerkt: 15 januari 2007